پیش از پریوس: نمونههای اولیه فراموششده هیبریدی اوایل دهه 1900

این صفحه را به اشتراک بگذارید
پیش از پریوس، ایده خودروی هیبریدی از قبل وجود داشت: در اوایل دهه 1900، نمونههای اولیهای مانند Lohner-Porsche Mixte فرديناند پورشه و مدل Woods Dual Power در سال 1916، نخستین تلاشهای جدی مهندسی بودند که موتور بنزینی و پیشرانه برقی را در یک بدنه واحد ترکیب میکردند. این هیبریدهای اولیه از نظر فنی کار میکردند؛ متأسفانه از نظر اقتصادی کارایی نداشتند. بنزین ارزان، فشار تولید انبوه فورد و هزینههای بالا، ایده هیبرید را برای حدود هشتاد سال کنار گذاشت.
نکات برجسته
- 1901: فرديناند پورشه Lohner-Porsche Mixte را میسازد؛ نخستین خودروی هیبریدی شناختهشده با معماری هیبرید سری.
- 1916: شرکت شیکاگوئی Woods مدل Dual Power را معرفی میکند - کاملاً برقی تا سرعت 24 کیلومتر بر ساعت و بالاتر از آن با پشتیبانی موتور بنزینی.
- قیمت Woods Dual Power 2650 دلار بود؛ معادل پول تقریباً چهار دستگاه مدل T.
- تولید تنها بین 2017-1918 ادامه داشت؛ امروزه تنها 4 نمونه (و احتمالاً 5 نمونه) باقی مانده است.
- پریوس در سال 1997 به این 80 سال سکوت پایان داد.
اولین خودروی هیبریدی کدام بود؟
رایجترین پذیرش این است که نخستین خودروی هیبریدی برقی جهان، Lohner-Porsche Mixte ساخته فرديناند پورشه بوده است؛ توسعه آن به سال 1899 بازمیگردد و خودرو در سال 1901 به بلوغ میرسد. اما بحث کاملاً بسته نیست: جاستوس انتز، مهندس ارشد یک شرکت باتری در فیلادلفیا، در سال 1897 خودرویی ساخت که در آن موتور احتراق داخلی با موتور برقی پشتیبانی میشد. در سال 1905 نیز مهندس آمریکایی اچ. پایپر برای هیبرید بنزینی-برقی درخواست ثبت اختراع داد؛ پیشنهاد او این بود که موتور برقی در هنگام شتابگیری به موتور بنزینی نیروی کمکی بدهد. به عبارت دیگر، ایده هیبرید راهحلی نبود که یک مخترع در یک لحظه اختراع کرده باشد؛ تلاش چندین مهندس در یک دهه واحد برای حل یک مسئله از زوایای مختلف بود.
Lohner-Porsche Mixte: برق در توپی چرخ
رویکرد پورشه با نگاه امروزی به طرز شگفتآوری رادیکال بود. Mixte موتور احتراق داخلی را اصلاً بهصورت مکانیکی به چرخها متصل نمیکرد؛ این یک هیبرید سری بود. موتور بنزینی تنها ژنراتور را میچرخاند و برق تولیدشده، موتورهای برقی نصبشده در توپی چرخها را تغذیه میکرد. این دقیقاً همان زنجیرهای است که امروز در یک خودروی برقی با افزایشدهنده برد یا هیبرید سری میبینید: موتور ← ژنراتور ← موتور برقی ← چرخ.
گفتن اینکه این طراحی تنها یک تلاش باقی مانده، اشتباه است. پیش از پایان سال 1901، لودویگ لونر و پورشه پنج دستگاه Mixte فروختند؛ تولید با تغییرات مختلف از جمله انتقال به دایملر اتریش تا سال 1915 ادامه یافت. در سال 1902 پورشه با این خودروی هیبریدی رالی اکسلبرگ را برد و در سال 1905 یک خودروی مسابقهای باتریدار Lohner-Porsche به میدان آمد. تأثیر این طراحی حتی به جاهای دورتری رسید: ناسا هنگام توسعه روور ماهی، بهشدت از این معماری بهره برد.
Woods Dual Power: آخرین تلاش بزرگ ایده هیبرید در شیکاگو

شرکت Woods Motor Vehicle Company که در 1899 توسط Clifton Edgar Woods تأسیس شد و از همان تاریخ خودروهای برقی تولید میکرد، تا دهه 1910 با مشکل مواجه شده بود: فروش خودروهای برقی در حال کاهش بود. پاسخ شرکت، مدلی بود که دو دنیا را با هم ترکیب میکرد. معرفیشده در 1916 Dual Power، تا سرعت 15 مایل بر ساعت فقط با برق حرکت میکرد و بالای این سرعت، کلاچ الکترومغناطیسی Cutler-Hammer موتور بنزینی را فعال میکرد. حداکثر سرعت 35 مایل بر ساعت - در مقایسه با 20 مایل بر ساعت معمول خودروهای برقی همعصر، افزایشی قابل توجه.
دادههای فنی
| ویژگی | مقدار |
|---|---|
| موتور بنزینی | Continental L-head، 4 سیلندر، 1125 سیسی (~12–14 اسب بخار) |
| ماشین برقی | دیناموتور General Electric، 5–6 اسب بخار، 48 ولت، 60 آمپر |
| بسته باتری | Exide، 24 سلول، 115 آمپرساعت |
| جعبه دنده | ندارد - انتقال نیرو بدون گیربکس |
| برد فقط برقی | تا سرعت 15 مایل بر ساعت |
| حداکثر سرعت | 35 مایل بر ساعت |
| قیمت (1916) | 2.650 دلار (~معادل 66.000 دلار امروز) |
در این جدول، توجه مهندس امروزی باید به دو سطر معطوف شود. اول، بسته باتری 115 آمپرساعتی تقریباً نصف اندازه بستههای خودروهای تمامبرقی همعصر بود - یک انتخاب طراحی آگاهانه برای پایین نگه داشتن هزینه. دوم، توانایی خودرو در شارژ باتریهای خودش حین حرکت و ترمز بازیاب مؤثر بالای سرعت 6 مایل بر ساعت: در 1916، با نام "dynamic braking"، مکانیزمی که امروز آن را اساسیترین ویژگی سیستمهای هیبریدی میدانیم، از قبل کار میکرد. میدانستند که شارژ بیش از حد و دشارژ عمیق به مشکلات گازدهی و سولفاته شدن منجر میشود و توصیههای استفاده در بازههای 10–30 مایل بر ساعت ارائه میشد - هرچند به صورت تجربی، یک منطق مدیریت باتری وجود داشت.
زبان بازاریابی هم به طرز شگفتآوری آشناست: "خودروی دومنظورهی خودشارژ، بدون خاموش شدن، با برد نامحدود" - خودرویی با دو منبع قدرت که خودش را شارژ میکند، خاموش نمیشود و برد نامحدود دارد. تبلیغات عمدتاً متوجه زنان بود؛ وعده خودرویی بدون دردسر استارت با دست، در آن دوره برای گروه خاصی از کاربران یک موضوع راحتی ملموس بود.
هیبریدی چقدر قدیمی است؟ پیشگامان 1897–1916
خارج از خط Entz، پورشه و Woods نیز تلاشهایی وجود داشت. بنا بر روایت مجموعه "Engines of Our Ingenuity" دانشگاه هوستون، در 1901 George Fischer اتوبوسهای بنزینی-برقی به انگلستان صادر کرد؛ در 1902 Knight Neftal با خودروی هیبریدی خود در یک مسابقه استقامت 100 مایلی شرکت کرد؛ در 1915 در کانادا یک خودروی هیبریدی در بازار بود. در 1916، تولیدکنندگان برجسته خودروهای برقی مانند Baker از کلیولند و Woods از شیکاگو پیشرانه هیبریدی ارائه میکردند. حتی ادعا شده که یک رامبلر مدل 1912 بیشتر ویژگیهای کامل هیبریدی را داشت. کتابهای خودرویی آن دوره نیز این عادیشدن را بازتاب میدادند: کتاب The Gasoline Automobile به تاریخ 1920 خودروی بنزینی-برقی را به عنوان نوع چهارم خودرو برمیشمارد - بخاری، برقی، بنزینی و هیبریدی.
چرا شکست خوردند؟
واقعیت این سؤال، پاسخ فنی نیست بلکه پاسخ اقتصادی است. اواسط دهه 1910 بنزین ارزان بود و هیچکس به انتشار گازهای اگزوز اهمیت نمیداد. خودروهای بخاری مجبور بودند آب را گرم کنند، خودروهای الکتریکی با مسافت پیمایش و زمان شارژ دستوپنجه نرم میکردند؛ خودروهای بنزینی سروصدادار و کثیف بودند، اما با وجود استارت با دستانداز، کاربردی بودند. تفاوت مقیاس چشمگیر بود: Detroit Electric در سال اوج خود یعنی 1914 کمتر از 5.000 خودرو فروخت؛ فورد در همان سال بیش از 200.000 دستگاه مدل T فروخت.
در مورد خاص Woods، اجزای شکست روشن است: قیمت 2.650 دلاری، یعنی تقریباً چهار مدل T یا دو بویک؛ برآورده نشدن کامل نرمی و قابلیت اطمینان وعدهدادهشده؛ سرعت نهایی پایین 35 مایل بر ساعت (مدل T سرعت 40 تا 45 مایل بر ساعت داشت) و بازدهی محدود زوج موتور-الکتریکی. در سال 1918 با فاصله محوری 124 اینچ و موتور 95 CID، قیمت به 2.950 دلار رسید اما فروش را نجات نداد. تولید به سالهای 1917 تا 1918 محدود ماند؛ Woods به ورشکستگی رفت و در طول تاریخ خود در مجموع کمتر از 14.000 خودرو فروخت. در سمت Lohner-Porsche نیز وضعیت مشابهی حاکم بود: هیبریدهای تولیدشده با فناوری Mixte تا دهه 1910 دوام آوردند، اما به دلیل قیمت بالا و توان کم در مقایسه با خودروهای بنزینی، فروش ضعیفی داشتند. سلطه هنری فورد بر صنعت، ایده هیبرید را دههها نامرئی کرد.
استعاره «طعمدهنده چهارم»
بهترین چارچوب برای درک داستان هیبریدهای اولیه، دیدن ایده هیبرید بهمثابه یک طعمدهنده است: همیشه آنجا بود، تا زمانی که نفت ارزان تمام شود در سایه ماند. از فناوری چیزی کم نبود - ترمز احیاکننده، محرک سری بدون گیربکس و شارژ حین حرکت تا سال 1916 در خودروهای تولیدی موجود بود. آنچه کم بود، شرایطی بود که این فناوری را از نظر اقتصادی معنادار میکرد. تا زمانی که نفت ارزان بود، وزن اضافی و هزینه اضافی خودرویی که دو سیستم محرکه با خود حمل میکرد، به هیچ وجه جبران نمیشد. به همین دلیل دورهای که از 1918 تا 1997 امتداد دارد را نباید یک «محو شدن»، بلکه باید فرآیندی از انتظار دانست که در آن شرایط هنوز بالغ نشده بود.
نمونههای باقیمانده و خطی که تا امروز امتداد دارد
از Woods Dual Power تنها 4 نمونه - و بنا بر یک احتمال 5 نمونه - به امروز رسیده است. نمونه Dearborn در موزه هنری فورد با نمایشگر 11.085 مایل، اصیل اما خارج از شرایط کاری است؛ یک نمونه در موزه Petersen / تاریخ طبیعی شهرستان لسآنجلس تحت عملیات حفاظت قرار گرفت؛ و نسخه موزه Louwman در هلند، تنها نمونه شناختهشدهای است که قابل حرکت است. تصور میشود شاسی پنجم احتمالی روی یک شاسی Stanley Steamer نصب شده است - بازمانده دورهای خاص از خودروهای اولیه که در آن قطعات بهراحتی دستبهدست میشدند.
باید سر Modern این خط را هم یادآوری کرد: تویوتا پرایوس در سال 1997 بهعنوان اولین هیبرید تولید انبوه جهان عرضه شد و هوندا اینسایت در سال 1999 اولین هیبریدی بود که در آمریکا فروخته شد. حدود هشتاد سال فاصله میان این دو، دورهای بود که راهحلهای نمونههای اولیه - محرک سری، ترمز احیاکننده، شارژ حین حرکت - یکییکی دوباره اختراع شدند. زنجیره موتور-ژنراتور-چرخی که پورشه در سال 1901 ترسیم کرد، امروز نیز همچنان عیناً در نقشه شماتیک خودروهای الکتریکی با افزایش مسافت پیمایشی که در خیابانها تردد میکنند، برقرار است.
منابع
- تاریخچه خودروی برقی - Energy.gov
- تاریخچه پورشه با برق آغاز میشود - Porsche Newsroom
- لونر-پورشه سمبر ویووس و میکته 1901 - Hemmings
- اولین خودروی هیبریدی نبود، اما وودز دیوال پاور 1917… - Hagerty Media
- پیشگام هیبریدی: وودز دیوال پاور 1916 - Mac's Motor City Garage
- کوپه وودز دیوال-پاور 1916: هیبریدی پیش از رواج هیبریدها - The Henry Ford
- حفظ و نگهداری خودرو: کوپه وودز دیوال پاور - B.R. Howard
- وودز دیوال پاور تایپ 44 رودستر 1917 - Bonhams
- نخستین خودروی هیبریدی - Engines of Our Ingenuity، دانشگاه هیوستون
- تاریخچه هیبرید - Center for Auto Safety
- تاریخچه مختصر خودروهای هیبریدی - CarsDirect
- در سال 1916، خودروهای هیبریدی میتوانستند تاریخ را تغییر دهند. اما فورد… - Popular Science
- تاریخچه خودروهای هیبریدی - MotorTrend
- نقاط عطف: تویوتا پریوس - ETHW (IEEE)